NE555 - Duty cycle variabile con la tensione

[enzo49]

Dopo qualche anno ho deciso di dedicarmi ancora al mio piccolo hobby dei led lampeggianti nonostante la mia poca dimestichezza in campo elettronico.
Una semplice curiosità a cui non ho ancora saputo dare risposta, nonostante le ricerche sul web:
Ho configurato un NE555 astabile per far lampeggiare un led alimentandolo a 12 volt. Tra il pin 7 ed 8 ho collegato R1=62k ohm, tra il pin 6 e 7 ho collegato R2=1200 ohm, tra il pin 1 e 2 ho collegato il condensatore C=22 microF. Ho collegato il pin 2 con il pin 6. Ho poi collegato al pin 3 il negativo del led con la sua resistenza in serie da 330 ohm ed il positivo l'ho collegato al pin 8. Il pin 4 ed il pin 5 li ho infine lasciati liberi.
Utilizzando le classiche formule per calcolare Ton e Toff ho calcolato una frequenza di quasi 1 Hz , cioè avrei dovuto ottenere un lampo del led ogni secondo circa.
Nella realtà dopo aver collegato un alimentatore stabilizzato 12 volt al pin 1 (-) e al pin 8 (+) ho misurato col cronometro circa 14 lampeggi del led in 10 secondi e quindi una frequenza di circa 1,4 Hz anzichè 1 Hz.
Ho provato la stessa configurazione con una tensione ridotta a 9V e la frequenza si è ridotta con la tensione insieme alla luminosità del led. Ho ridotto ancora la tensione ottenendo una proporzionale riduzione della frequenza fino a quando non ho raggiunto il valore di 1 Hz con una tensione di circa 6 V.
DOMANDA: poiché nelle formule per il calcolo di Ton e Toff non compare affatto la tensione di alimentazione, come mai frequenza si è ridotta proporzionalmente alla tensione? A cosa è dovuto questo fenomeno e come ovviare in modo da avere una frequenza di lampeggio costante al variare della tensione ?
Ringrazio anticipatamente per la risposta.

[AlbertoBianchi]

Ciao enzo49,
il datasheet dice che la stabilità del timing come astabile vs la tensione di alimentazione è dello 0,3%/V.
Ho il sospetto che possa dipendere dalle perdite del condensatore elettrolitico.
Puoi fare una prova sostituendolo con pari capacità con un tipo poliestere o tantalio.

[Russell]

Il pin 4 ed il pin 5 li ho infine lasciati liberi.

Il pin 4 è il piedino di reset... in realtà va collegato a Vcc

Mentre il piedino 5 si potrebbe lasciare libero, ma, per rendere il circuito piu' stabile, va collegato verso massa tramite un condensatore.... basta uno da 10nF

Forse questa seconda informazione renderà il tutto piu' in linea con le tue previsioni.... prova


Per i calcoli confermo una frequenza di 1.018 Hz
vedi questo calcolatore online sia per calcoli che per lo schema
http://www.ohmslawcalculator.com/555_astable.php

[simo85]

Prova a montare il circuito descritto a pag 13 di questo DS.

[enzo49]

grazie per la repentina risposta.
Come condensatore ho usato questo al tantalio (10 uF 16V case A).
http://www.vishay.com/docs/40007/595d.pdf
Proverò a collegare anche il piedino 4 al piedino 8 e il piedino 5 a massa con un piccolo condensatore da pochi pF.
Però dalle vostre risposte deduco che la riduzione della frequenza in proporzione alla tensione non dovrebbe avvenire se non per lo 0,3%, cioè niente.
Proverò a collegare i pin 4-8 e 5-1 come mi avete suggerito e verificherò il risultato.
In ogni caso grazie ancora.

[enzo49]

errata corrige:
il condensatore è sempre al tantalio ma da 22 uF 16V case B.

[enzo49]

Trovata la causa della dipendenza tra frequenza e tensione. Il condensatore non è al tantalio ma è ceramico classe 2 Y5V case 1206, e quindi è sensibile alla tensione. Ho allora eseguito la prova utilizzando un condensatore elettrolitico di pari capacità (22uF), ho collegato i pin 4-8 ed ho applicato un condensatore ceramico di piccola capacità tra i pin 5 ed 1. La frequenza è risultata leggermente inferiore a quella teorica e ciò è dovuto forse alla tolleranza dei componenti usati. In ogni caso la frequenza è rimasta costante al diminuire della tensione.
Mi arrovellavo il cervello poiché i calcoli teorici sono una cosa seria e la matematica, almeno in questo campo, è una scienza esatta.
Grazie

[AlbertoBianchi]

Trovata la causa della dipendenza tra frequenza e tensione. Il condensatore non è al tantalio ma è ceramico classe 2 Y5V case 1206

Specie se aveva una tensione di lavoro vicina a quella di alimentazione....

La soluzione migliore è sempre quella di utilizzare un poliestere; per esempio con un 1uF MKT + 680K + 1K
fai circa 1Hz, duty 50%

[enzo49]

ad alberto Bianchi:
Con i valori che mi hai dato (R1 680k, R2 1k, C 1uF), usando il classico programmino di calcolo, a me risulta un Ton 0,47 sec., Toff = quasi zero, una frequenza di circa 2,12 Hz. Come fai ad avere 1 Hz ? Sto sbagliando qualcosa?

[AlbertoBianchi]

Non ho fatto calcoli, ho usato il calcolatore online suggerito da Russel e li torna
http://www.ohmslawcalculator.com/555_astable.php

Capacitor (C): 1uF

Resistor 1 (R1): 1K

Resistor 2 (R2): 680K

Frequency: 1.060 Hz Cycle Time: 943.173 ms
Duty Cycle: 50.04 %
Time High: 471.933 ms Time Low: 471.240 ms